关键词：输配电；配电网；中性点接地；消弧线圈
1 引言
配电网中性点接地方式的选择与电力系统安全和运行可靠性、经济性密切相关，是城网和农网建设中必须关注的问题。接地方式的选择既要考虑当时配电网的结构和设备，还要考虑当时接地设备技术水平的制约。
多年前我国曾采用过不能自动控制的消弧线圈接地方式。该接地方式不能满足无人值守变电站的要求，且不能防止谐振，也解决不了很小电流（残流）情况下的接地选线问题。因此该消弧线圈接地方式在过去的一段时期内未能扩大应用。
后来开发的可控消弧线圈（CASC）在初期仍具有一些缺点，如伏安特性线性不理想、响应速度慢、电流调节范围窄且不能连续调节、转动及传动机构复杂等。由于响应慢，在某些情况下就会损害电力设备或造成人身伤害；采用预调的方式后虽在某种程度上相对提高了响应速度，但由于阻尼电阻在全补偿范围内很难与该方式配合，导致阻尼电阻烧毁或虚幻接地。特别是，小电流接地选线技术尚不成熟，使寻找故障线路成为难题，且要求配电网设备保持较高的绝缘水平。与小电阻接地方式的故障电流存在时间很短、供电设备的绝缘水平要求较低的优点相比，消弧线圈接地方式仍只能应用于主要由架空线路组成的配电网。
此外，我国配电网中电缆的使用量越来越多，配电网对地电容电流也大幅增加，致使低阻接地方式的实施变得困又不经济[1]。
本文提出一种妥善解决中性点如何接地的新型接地方式[2]——快速消弧线圈加快速选线跳闸，即采用快速可控消弧线圈消除瞬时性接地故障；而当非瞬时性故障发生时，快速选出接地故障线路并跳闸。实现该接地方式的基本条件是采用优良的可控消弧线圈和快速准确的选线装置。
2 快速消弧线圈加快速选线跳闸的新型接地方式及所需设备
2.1 优良可控消弧线圈必须具备的性能
新型接地方式要求优良可控消弧线圈必须具备伏安特性曲线在0~1.1倍相电压范围内线性、快速响应和适应配电网快速发展变化这三个重要性能，具体内容参见文[3]。
2.2 智能型配电网快速消弧线圈
作者研制的智能型配电网快速消弧线圈[4]除满足上述三项性能要求之外，还具有如下特点：不调节消弧线圈的励磁阻抗，而在高短路阻抗变压器的二次侧采用可控硅来调节短路阻抗。图1、2为该消弧线圈的原理结构和等效电路。
图1中，变压器的高压绕组作为工作绕组（NW）接入配电网，低压绕组作为控制绕组（CW）被两个反向并联的可控硅（SCR）短路。图2中，ZSC为变压器的短路阻抗；Zm为变压器励磁阻抗；ZSCR为可控硅的可变等效阻抗。该变压器的特点是短路阻抗约100%，比普通变压器大得多。NW的等效感抗由可控硅的导通角控制，导通角在0°~180°之间连续改变时，NW所输出的补偿电流在0至额定电流之间无级连续变化。此外，加入一个第3绕组作为补偿绕组接入相应的滤波器，将可控硅工作产生的谐波限制在允许值以内。由于可控硅与线圈连接，工作在既无电压、电流突变、无反峰电压的良好工况下，其安全性可得到可靠保障。
新型消弧线圈已具有大量检验和现场实践经验[2]，这些经验和所记录的大量数据表明它具有快速响应（5ms内可输出补偿电流）、线性伏安特性（在0~1.1相电压范围内是一条直线）、输出电流可在0至额定电流范围内连续无级调节、实时控制、无需装设防阻尼绕阻、消弧效果良好、结构简单等优良性能。
图3为一台新型10.5kV消弧线圈的检测结果。检验中为模拟雷电或闪络引起的间隔时间很短的连续多次接地故障中消弧线圈的运行情况，在短时内进行了多次人为随机接地试验。IL为新型消弧线圈输出的补偿电流，Un为中性点电压，Ig为残流。
由图3可见，该消弧线圈具有快速进入补偿和退出补偿的响应特性；而在相同的试验条件下，响应较慢的预调试消弧线圈的补偿电流在整个断续接地过程中一直存在，在未接地的短期内出现了串联谐振。
表1为在某变电站运行的新型消弧线圈在一强雷雨日（
2.3 对选线装置的要求及常用选线原理存在的问题
消弧线圈使接地故障电流变成很小的残流，由于多数单相接地故障是高阻接地，其残流比金属性接地的残流更小，且消弧线圈性能越好，残流就越小，选线就越困难。此外，由于快速响应是消弧线圈必须具备的关键性能，选线过程中不能延误补偿电流的输出，选线和补偿必须同步进行，因此研制适应于该消弧线圈接地系统的快速、准确的选线装置难度很大。
传统零序采样选线原理[5-7]。由于消弧线圈的补偿度、故障线路与非故障线路电容的比值、零序电流采集设备的性能等因素均会影响接地线路的零序电流幅值和零序功率方向，该原理的准确度难以提高。
高次谐波（如5次谐波）法选线原理[8]。由于接地电流中高次谐波的含量本来就很小，又受系统参数的影响很大，特别是高阻接地时可辨别的信号更小，该原理在实践应用中效果较差。
基于以上两种原理的选线装置为提高准确度，往往利用较大的接地故障电流先进行选线，使得消弧线圈的响应速度大为降低，显然这种做法不可取。
外加电流注入法的选线原理[9]。虽然准确度不受残流数值小的影响有所提高，但传感器的质量、安装位置及方向、相邻线路的互感作用等因素对该原理的准确度影响较大，且传感器的灵敏度与其抗干扰性相矛盾，二者很难兼顾，因此该原理的准确度不能满足较高的要求。
2.4 配电网接地故障智能检测装置
将作者成功研制的配电网接地故障智能检测装置与新型消弧线圈相结合，采用零序电量加小扰动的原理提高选线的准确度。其选线原理是在接地过程中短时内使消弧线圈补偿度在小范围内变化，同时比较各线路零序电流的变化，其中接地故障线路的零序电流变化量必然最大，从而被选出。该原理的关键之处是：①短时，消弧线圈提供的补偿电流只在2~3个工频周期内偏离谐振点；②小范围，补偿电流变化所造成的接地电流的变化量不超过
该智能检测装置采用了先进的数字信号处理器（DSP）技术和14位模数转换（A/D）芯片，还使用了低电流下具有足够精度的零序电流互感器，确保了选线的快速性和准确性。
在四川省电力试验研究院对该装置进行了用以检测金属接地和高阻接地时选线准确性的数十次试验。该院所得出的试验结论为：与新型消弧线圈配合使用的接地选线装置在单相金属性接地条件下，故障选线灵敏可靠，在0.5~2.0 kW过渡电阻接地情况下，均能准确选线。需要说明的是，试验时系统母线相电压为900多伏，在实际的10kV系统中该装置的运行实践表明了在更高阻值的过渡电阻接地情况下也可正确选线。
2003年3月在东莞的110kV大龙站进行了人为10kV F11线路单相接地试验，结果表明，无论在金属接地还是在高阻接地情况下，在系统的电容电流很小（最小时只有
表中， IL是消弧线圈投入某时刻的补偿电流测量值，Un的两个数值分别对应高阻接地过程中中性点电压的变化范围。表3中因中性点电压Un稳定，IL也稳定，它与IC之差为残流值，表4中由于中性点电压变化，补偿电流也变化，而IL未能反映出补偿电流的变化，它与IC之差不反映残流，残流Ig由故障录波器测出。
由上述分析可见，采用配置了接地故障智能选线装置的新型快速消弧线圈可实现理想的接地方式。
2.5 新型接地方式的试用情况
广东省电力试验研究所与东莞电力公司合作，在大龙站安装了全部设备，并已于
3 新型接地方式的优越性
表5为新型接地方式与低阻接地方式及传统的消弧线圈接地方式的比较。
由表5可见，新型接地方式兼顾了低阻接地和消弧线圈接地的优点，适应于电缆线路和架空线路，且不受配电网容量的限制，是一种较为理想的具有发展前途的接地方式。在未实行选线跳闸、只显示接地线路信号的情况下，该新型接地方式即减少了跳闸率，又缩短了盲目寻找故障线路的时间，也有效地提高了供电可靠性。
4 结语
本文提出一种妥善解决中性点如何接地的新型接地方式[2]——快速消弧线圈加快速选线跳闸，它兼顾了低阻接地和消弧线圈接地的优点，适应于电缆线路和架空线路，且不受配电网容量的限制，它将可能成为我国配电网中性点接地方式的发展趋势。
参考文献
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